电动汽车100926.ppt

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1、纲要,一、研究背景 二、电动汽车的分类及发展 三、电动汽车的充电 四、电动汽车充电设施的建设 五、电动汽车相关标准 六、动态差值算法,一、研究背景,1.1 人类面前两个至关重要的课题 全球性的能源危机 ：世界范围内以石油为代表的化石资源日益枯竭，油价居高不下，预示着经济文明的发展呼唤新能源时代的到来 环境恶化依旧：大气、水资源、固体废弃物以及噪声等环境污染问题由于人类片面、过分追求经济利益而日益严峻，如温室气体、汽车尾气 “低碳生活”、节能减排,1.2 应对措施,开发新一代交通工具（电动汽车） 电动汽车真正意义上的普及是建立在大规模基础软硬件投资建设条件下的：先进的通讯信息网络、电力网络以及交

2、通网络三者将全面交互，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的分布式运行管理系统与远程终端的建立等 家庭用电提供电动汽车充电需求等 改变人们的用电方式 （需求侧响应）,需求侧响应,需求侧响应（需求响应）（Demand Response ，DR) 电力市场中的用户针对市场价格信号或者激励机制做出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为 提高系统的可靠性，降低系统的整体成本，提高市场效率，同时防止市场成员操纵市场，使市场参与者规避系统安全和价格波动的风险,1.3良好机遇-智能电网,大背景:新能源技术的日新月异、国家特高压项目的建成试运行 “坚强智能电网 ”:建立在集成、高速双向通信网络的基础上，

3、通过先进的传感和测量技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,二、电动汽车的分类及发展,2.1电动汽车的分类 分类：纯电动汽车 燃料电池汽车 混合动力汽车 共性特点：零排放、零污染、零噪声 PHEV,纯电动汽车,纯电动汽车（BEV：Battery EV) 动力来源于车载蓄电池，电池能量直接来自电能，需要专用的充电站对其充电 目前BEV尽管装备了诸如镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等各种高性能电池同时业已进人小批量试生产阶段，但大规模市场化因其电池重量大、整车续航里程小、动力不足的局限而收到束缚 较适合于市内或社区小范围地理区域内

4、使用,燃料电池汽车,燃料电池汽车（FCEV/FCV：Fuel Cell EV） 动力同样来源于车载蓄电池 与BEV的区别在于电池能量是化石燃料，如PEM质子交换膜电池中反应物主要是甲醇、汽油、柴油天然气等燃科，需要专门的加氢站为其蓄能 燃料来源广泛，可再生循环，可实现无污染、零排放等环保标准 自身车载电池容量较大，续航里程和动力略高于BEV，但是其成本高昂，整体操控性能上离目前市面上的内燃机汽车还有很大差距,混合动力汽车,混合动力汽车（HEV：Hybrid Electrical Vehicle） 同时装备两种动力来源传统的内燃机(汽油机或者柴油机)与电动力源(电池与电动机)的电动车 通过在混合

5、动力车上使用电机和电池，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况灵活调控，发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，不同的工况下灵活选择不同的动力源，刹车制动时电池回收能量，可以大大减少油耗和尾气排放 能提供与目前汽车几乎同等的性能，无论城市短途还是长途高速环境均可适应,插电式混合电动汽车,插电式混合电动汽车（PHEV，Plug-in HEV） HEV从电网的角度分：插电式电动汽车/非插电式电动汽车 PHEV具有电池储能系统，灵活的与电网相连接的电力电子设备 可作为负荷从电网中充电，也可作为电源在适当的情况下给电网供电 实际统计数据：汽车日平均使用时间不超过4（96的时间处于静止停放状态），PHEV

6、电池可以在夜晚用电负荷低峰时充电，白天用电高峰期间适当向电网放电 从需求侧响应的角度来看，起到削峰填谷的作用；从经济角度来说，降低了用电成本，甚至还可以产生一定的经济效益,2.2 电动汽车的未来发展,2.3电动汽车的性能比较,各类电动汽车性能比较,动力电池分类图,2.4 电动汽车动力电池,2.5 电动汽车动力电池性能和配置,不同类型电池的性能比较,电动车主要车型与电池组典型配置,2.6 电动汽车发展的意义,能源安全：优化能源结构，破解我国能源战略安全难题 的重要解决方案。 节能减排：实现“ 零排放 ”，发展低碳经济的重要手段。 调整优化产业结构：促进产业升级、增加就业的需要。,预计到2012年

7、，我国纯电动汽车将达到20万辆。,目前国内纯电动汽车主要有公交、环卫、电力等行业的集团 用车，及微型电动汽车等。,2009年1月，科技部和财政部共同启动了“十城千辆”电动 汽车示范应用工程。,“十一五”期间启动了国家863计划节能与新能源汽车重大项目。,自“八五”以来，在研发电动汽车方面取得了一系列科研成果。,2.7 我国电动汽车的发展情况,三、电动汽车的充电 3.1 电动汽车充电方式 3.1.1交流充电,3.1.2 直流充电,直流充电,3.1.3 电池更换,电池更换,3.2 电动汽车能源供给系统,3.3 电动汽车充电接口,充电接口 提供非车载充电机采用传导方式为电动汽车蓄电池提供电能的回路，

8、同时提供充电机和电动汽车BMS系统之间的通讯回路等辅助功能 ； 目前国内外尚无统一的电动汽车充电接口，标准化工作正在推进之中。我国电动车充电接口标准讨论稿已经送审国家标准委员会，有望在今年获得批准,电动汽车作为用电负荷 的影响将日益增大： 电动汽车在电网负荷低谷时段充电，发挥“移峰填谷”作用。 电动汽车充电将影响电网的电能质量，增加电网谐波含量。,3.4 电动汽车充电对电网影响,至2009年9月底，我国发电装机容量为8.3亿千瓦；至2009年8月底，我国 汽车保有量超过7000万辆。假定每辆电动汽车充电功率为10千瓦，则全国 所有车辆都变为电动汽车，同时充电总功率将达到7亿千瓦。,3.5 充放

9、电与电网的关系,3.5.1 智能电网下的V2G,V2G的含义 V2G（车辆到电网，Vehicle to Grid） 实现PHEV与电网（一般是配电网馈线末端）相连接的新技术 形象来说PHEV通过通用的线路、插头接入 充电站终端插座，其车载电池系统能够通过充电站的通讯网络与智能电网直接交互，双向传送 实现了当今世界两个至关重要并且与人们日常生活息息相关的领域以石油能源为依托的交通系统与电能系统之间的一种链接,V2G的示意图,交流充电桩,充电站,电池更换站,充电设施类型,遵循的原则： “统一标准、统一规范、统一标识、优化分布、安全可靠、适度超前”,4.1 综述,四、电动汽车充电设施的建设,4.2

10、电动汽车充电设施重要意义,国家层面,电动汽车充电设施建设是电动汽车产业发展的必要条件 完善的充电设施网络和电力配套设施，可促进电动汽车大面积推广 ,国家电网层面,履行社会责任，建设生态文明的重要行动 坚强智能电网建设与新能源发展的需要 促进电力需求、延伸用电服务的需要,4.3 总体发展思路,根据国家电网公司“十一五” 电力营销发展规划、国家电网公司“十一五”电动汽车推广实施方案和国家电网公司“十二五”电网智能化总体规划要求,国网公司将按照统一坚强智能电网第一阶段重点项目实施方案的总体部署，本着“统一标准、统一规范、统一标识、优化分布、安全可靠、适度超前”的原则，建设节能环保的电动汽车充电设施。

11、,4.4充电设施的组成,配电系统,充电系统,监控系统,充电设施的组成,标识系统,其它相关辅助系统（建筑、结构、给排水等）,电池更换系统,4.5交流充电桩,交流充电桩,配电系统,监控系统,土建工程,0.4kV 配 电 系 统,无 功 补 偿 装置,配 电 保 护 监 控,安 防 系 统,充 电 桩场 地,充 电 桩 标 识 系 统,电 力 电 缆,计 量 计 费 系 统,上 级 系 统 通 讯 接 口,4.5.1交流充电桩的组成,4.5.2交流充电桩-技术指标,满足国家电网公司电动汽车充放电站建设指导意见中对交流充电桩技术指标的要求；,提供AC220V/5kW的交流供电能力；,在室外应用时，防护

12、等级为IP54，并设置必要的遮雨设施。,4.5.3交流充电桩设计-功能规范,具备漏电、短路、过压、欠压、过流等保护功能,具备显示、操作等必需的人机接口,交流充电计量计费，设置刷卡接口，提供票据打印功能,具备充电接口的连接状态判断、联锁、控制导引等完善的安全保护控制逻辑,4.6.1 充电站的分类,充电站,平面充电站,立体充电站,自行式立体充电站,升降横移式充电站,垂直升降式充电站,4.6 充电站,4.6.2充电站组成,车辆通过专用车道上下楼层，自行停放 在每个停车位相应位置设置交流充电接口 在部分指定车位配置少量直流充电接口， 实现快充 配电系统、监控系统及安防系统参照 平面充电站设计,4.6.

13、3 立体充电站-自行式,自行式立体充电站,排列方式简单 空间利用率高 车位移动范围小 利于软导线连接 应用广泛,立体充电站-升降横移式,停车库特点,立体充电站-升降横移式,占地面积小,空间利用率高 在提升机的两侧布置车位， 中间为载车台升降井道 地面需一台汽车旋转台， 可省去车辆调头操作,立体充电站-垂直升降式,停车库特点,4.6.6平面充电站-典型配置,平面充电站关键设备-充电机,充电机整流技术路线,2010年3月31日上午，国内首座符合国家电网典型设计的唐山市南湖电动汽车充电站正式竣工并投入运行，是完全遵循国家标准及国家电网典型设计要求建设的样板工程。 配置：2台大型直流充电机，8台中型直

14、流充电机，10台5kW交流充电桩。,平面充电站工程情况唐山,2010年4月19日，江苏省首座采用国家电网公司典型设计的电动汽车充电站扬州市吴州路电动汽车充电站投运仪式暨50路电动车示范路线开通仪式在扬州举行。 配置：3台大型直流充电机，4台中型直流充电机，10台5kW交流充电桩 5月26日合肥柳树塘充电站投运 5月28日成都石羊充电站投运,平面充电站工程情况扬州,目前正在实施建设的项目： 大连城西电动汽车充电站 石家庄位同电动汽车充电站 合肥瑶海电动汽车充电站 西安瓦胡同电动汽车充电站 长春高新区电动汽车充电站 ,平面充电站工程情况,电池架及电池箱,电池更换系统,电池检测及维护设备,4.8.1

15、 电池更换站的组成,4.8 电池更换站,优点：实现电动汽车快速补充电能；减少电动汽车在充电站内的等待时 间；可对电网的削峰填谷起到辅助作用。 缺点：初始成本高；场地和空间要求较大；蓄电池的物理尺寸和电气参 数尚无统一标准,4.8.2 电池更换站,IEC 61851-1：2001电动车辆传导充电系统第1部分：一般要求 IEC 61851-2-1：1999电动车辆传导充电系统 第2-1部分：电动车辆与交流/直流电源的连接要求 IEC 61851-2-2：1999电动车辆传导充电系统第2-2部分：电动车辆交流充电站 IEC 61851-2-3：1999电动车辆传导充电系统第2-2部分：电动车辆直流充

16、电站 IEC 62196-1：2003插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔 电动车辆的传导充电 第1部分：交流到250A和直流到400A的电动车辆的充电,5.1 IEC相关标准情况,五、电动汽车相关标准,JEVS G 101：1993电动车辆适用于经济充电站快速充电系统的充电器 JEVS G 102：1993电动车辆适用于经济充电站快速充电系统的铅酸蓄电池 JEVS G 103：1993电动车辆适用于经济充电站快速充电系统的充电站台 JEVS G 104：1995电动车辆适用于经济充电站的快速充电系统通讯协议 JEVS G 102：1993电动车辆适用于经济充电站快速充电系统的铅酸蓄电池 JEVS

17、 C 601：2000电动汽车充电器用插入连接器 JEVS TG G101：2000电动汽车的200 V充电系统 JEVS TG G102：2001电动汽车充电设备的安装 JEVS TG Z001：1999电动汽车用充电操作标识的相关导则 JEVS TG Z002：1999电动汽车用高电压部件标识的相关导则,5.2 JEVS相关标准情况,GB/T 18487.1-2001 电动车辆传导充电系统一般要求 GB/T 18487.2-2001 电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求 GB/T 18487.3-2001 电动车辆传导充电系统电动车辆交流直流充电机(站) GB/T 1959

18、6-2004 电动汽车术语 GB/T 20234-2006 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求 GJB 3855-99 智能充电机通用规范 GJB 3855/1-99 铅酸蓄电池智能充电机规范,5.3 国内相关标准情况,Q/GDW 233-2009 电动汽车非车载充电机通用要求 Q/GDW 234-2009 电动汽车非车载充电机电气接口规范 Q/GDW 235-2009 电动汽车非车载充电机通信协议 Q/GDW 236-2009 电动汽车充电站通用技术要求 Q/GDW 237-2009 电动汽车充电站布置设计导则 Q/GDW 238-2009 电动汽车充电站供电系统规范

19、 QGDW 397-2009 电动汽车非车载充放电装置通用技术要求 QGDW 398-2009 电动汽车非车载充放电装置电气接口规范 QGDW 399-2009 电动汽车交流供电装置电气接口规范 QGDW 400-2009 电动汽车充放电计费装置技术规范,5.4 国网公司企业标准情况,电动汽车用动力蓄电池产品品种及规格 电动汽车用动力蓄电池的循环性能要求 电动汽车用动力蓄电池的安全性要求 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程 电动汽车充电站通用要求 电动汽车传导式充电接口 电动汽车电池管理系统和非车载充电机之间的通讯协议 电动汽车用电池管理系统技术条件 电动汽车动力蓄电池系统通用标准 电动汽车动力蓄电池系统电池箱通用标准,5.5 正在制定的相关标准,六、动态差值算法,2010年1月1日美国纽约州长岛地区 分时电价算例结果 实时电价算例结果,一种基于动态估计插值思想的PHEV削峰移谷方法,